Oxidációs-redukciós reakciók hidrogén-peroxiddal. Hidrogén-peroxid

Oxidációs-redukciós reakciók, amelyek hidrogén-peroxid (hidrogén-peroxid vizes oldata - H jelenlétében fordulnak elő)₂O_{2 (aq)}) különleges esetet képeznek, amelyet külön kell elemezni, főleg az egyensúlyát illetően. Ennek oka, hogy a hidrogén-peroxidban lévő oxigének, amelyek Nox értéke -1, oxidálódhatnak vagy redukálódhatnak.

Nézzünk meg például két esetet, amelyekben először oxidálószerként (redukálószerként), majd redukálószerként (oxidálószerként) viselkedik:

• oxidálószer: valahányszor a hidrogén-peroxid redukálódik, oxidálószerként működik, termékként vizet képez.

Ha hidrogén-peroxid-oldatot adunk jodidionokat tartalmazó oldathoz (I^-) savas közegben:

H₂O_{2 (aq)} + I^-_(itt) + H⁺_(itt) → H₂O₍₁₎ + I_{2 (s)}

Lásd, hogy víz és jód képződik. De annak ellenőrzéséhez, hogy a hidrogén-peroxid valóban oxidálószerként működött-e és redukálódott-e, vegye figyelembe az oxidációs számok (NOx) meghatározását: *

A hidrogén-peroxid oxigén-oxigén-értéke -1-ről -2-re csökkent, mivel 1 elektront kapott. Mivel azonban mindegyik hidrogén-peroxid-molekulában két oxigén van (H₂O₂), a Nox variáció egyenlő lesz 2-vel.

Tehát, amint az a „Redox kiegyensúlyozás”, A reakciók oxidációs-redukciós módszerrel történő kiegyensúlyozásához szükséges lépés az, hogy a Nox-variációk értékeit inverterekkel inverzük meg, ebben az esetben a következők:

* H₂O₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 lesz az I együtthatója^-;

* I^-= ∆Nox = 1 → 1 lesz a H együtthatója₂O₂.

Így:

1 óra₂O_{2 (aq)} + 2 I^-_(itt) + H⁺_(itt) → H₂O₍₁₎ + I_{2 (s)}

A többi együttható elérése próbákkal történő egyensúlyozással:

• Mivel az 1. tagban két oxigénatom van, a 2. tag víz-együtthatójának 2-nek kell lennie. És mivel az 1. tagban két jodidion is van, a 2. tagban a jód együttható 1 lesz. Ne felejtsük el, hogy meg kell szorozni az indexet az együtthatóval, hogy megtaláljuk a megfelelő atom- és ionmennyiséget az egyes tagokban:

1 óra₂O_{2 (aq)} + 2 I^-_(itt) + H⁺_(itt) → 2 H₂O₍₁₎ + 1 I_{2 (s)}

• Most már csak az 1. tag hidrogénkationjának kiegyensúlyozása marad, és annak együtthatójának 2-nek kell lennie, mert a 2. tagban 4 hidrogén van, az 1. tagban pedig már kettő:

1 óra₂O_{2 (aq)} + 2 I^-_(itt) +2 H⁺_(itt) → 2 H₂O₍₁₎ + 1 I_{2 (s)}

• redukálószer: amikor a hidrogén-peroxid oxidálódik, redukálószerként működik, oxigént (O₂) mint termék.

A hidrogén-peroxid redukálására példa, ha érintkezésbe kerül a kálium-permanganáttal (KMnO₄). Ennek az anyagnak nagyon jellegzetes ibolya színe van, de amikor érintkezik a hidrogén-peroxiddal, színtelenné válik. Ez azért van, mert az összes mangán jelen van az MnO ionban₄^- A permanganát-oldat redukálódik, így létrejön az Mn-ion²⁺, az alábbiak szerint:

^{+1 -1 +7 -2 +1 0 +2 +1 -2}
H₂O₂ + MnO₄^-+ H⁺ → A₂ + Mn²⁺+ H₂O

A Nox számításával azt látjuk, hogy a hidrogén-peroxidban lévő oxigén valóban oxidálódik és a mangán redukcióját okozza:

Az előző példához hasonlóan a hidrogén-peroxid oxNox értéke egyenlő lesz 2-vel, mivel két oxigén van, és mindegyik elveszít egy elektront. Ezért:

* O₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 az MnO együtthatója lesz₄^-;

* MnO₄^- = ∆Nox = 5 → 5 az O együtthatója lesz₂.

És mint minden O₂ hidrogén-peroxidból származik, a két anyag együtthatóval azonos:

5 H₂O₂ + 2MnO₄^-+ H⁺ → 5 O₂ + Mn²⁺+ H₂O

A próbamódszerrel egyensúlyozva:

5 óra₂O₂ + 2 MnO₄^-+ 6 H⁺ → 5 O₂ + 2 Mn²⁺+ 8 H₂O

---

* A reakciók során az atomok és ionok oxidációs számának (Nox) kiszámításával kapcsolatos kérdésekkel olvassa el az „Oxidációs szám (Nox) meghatározása” szöveget.

Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett

Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-oxirreducao-envolvendo-agua-oxigenada.htm